L'A. B. C.

DE

L'AVIATION

Biplans et Monoplans

PAR

LOUIS GASTINE

2e mille

Albin MICHEL

        Éditeur

22. Rue Huyghens

      PARIS


À Gabriel et Charles VOISIN

      bien cordialement.

L. GASTINE.

L'A. B. C.

de l'Aviation

DU MÊME AUTEUR


Lys Amors d'Helain-Pisan avec Iseult de Savoisy (roman du quatorzième
siècle en vieux français), illustré par Ed. Zier. Quantin, édit.,
Paris.

La Chronique d'Helain-Pisan et d'Iseult de Savoisy (traduction du
précédent en français moderne), mêmes illustrations d'Ed. Zier. Dentu,
édit., Paris.

La Chronique des amours d'Iseult (illustrations d'Ed. Zier). Per-Lamm,
édit., Paris.

Idylle romantique (dans un vieux cadre). Choppin, édit., Givet.

Le Mal du Cœur (roman parisien). Savine, édit., Paris.

Apôtre (étude philosophique), Genonceaux, édit., Paris.

Patria (étude philosophique et sociale). Savine, édit., Paris.

Les Millions de Suzette (roman populaire illustré). Boulanger, édit.,
Paris.

Seul sur l'Océan.—La Dérive (roman d'éducation pour la jeunesse), en
collaboration avec Mme Noémie Balleyguier, illustrations d'Ed. Zier.
Charavay-Mantoux, édit., Paris.

La Fille des Angads (roman algérien d'éducation pour la jeunesse),
illustré par A. Collombar. Gautier-Blériot, édit., Paris.

Le Mensonge du sang (roman populaire), en collaboration avec M.
Roger-Milès. Sabatier, édit., Paris.

L'Âme errante (conte philosophique). Boulanger, édit., Paris.

Nature morte (conte philosophique). Boulanger, édit., Paris.

Filles d'Orient (contes et nouvelles d'Orient), illustré par Ed. Zier
et René Lelong. Flammarion, édit., Paris.

Une trop riche héritière (roman pour les jeunes filles). Prat., édit.,
Paris.

L'Asie en feu (roman d'aventures militaires), en collaboration avec M.
Féli-Brugière. Delagrave, édit., Paris.

Défends ta peau contre ton médecin (étude professionnelle et sociale),
en collaboration avec M. Ch. Soller. J. Roques, édit., Paris.

Lucrèce Borgia et la licence italienne (roman d'étude historique),
illustré par Ed. Zier. Richardin Per-Lamm, édit., Barcelone.

La Belle Tallien, Notre-Dame de Septembre (étude historique), avec
illustrations documentaires. Albin Michel, édit., Paris.

Reine du Directoire (La belle Tallien) (étude historique), avec
illustrations documentaires. Albin Michel, édit., Paris.

Le Pavillon d'or (roman d'aventures maritimes pour la jeunesse).
May-Mantoux, édit., Paris.

Dans l'azur (roman d'aviation), avec une préface de Gabriel Voisin
Édition du «Monde Illustre», Paris.

Énigme dans l'espace (roman philosophique). Édition de «La France
Automobile et Aérienne», Paris.

Les Petits Cahiers révolutionnaires de Jacques Brunoy (1789-1800) M.
Gautier (Librairie Blériot), édit., Paris.

Les Jouisseurs de la Révolution (étude historique avec illustrations
documentaires). Édition des Bibliophiles, Paris.

Manuel pratique de photographie. Édition de la Chambre syndicale des
fabricants et négociants de la photographie, Paris.

Les procédés photo-mécaniques et leurs emplois. Ch. Mendel, édit.,
Paris.

La chronophotographie, en collaboration avec M. E.-J. Marey, de
l'Institut. Collection des aide-mémoire de M. Léauté, de l'Institut.
Masson et Cie, édit., Paris.



L'A. B. C. de l'Aviation
PAR

Louis GASTINE

Ancien collaborateur de M. E.-J. MAREY de l'Institut






PARIS

ALBIN MICHEL, ÉDITEUR

22 RUE HUYGHENS, 22

Tous droits de reproduction, de traduction et d'adaptation réservés
pour tous pays.

Copyright by Louis Gastine, 1911


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 L'A. B. C. de l'Aviation

I

Les premiers conquérants de l'air

Le Ballon sphérique.—Le Dirigeable

Conquête de l'air.—Locomotion aérienne.

Par ses moyens physiques naturels, l'être humain est attaché à la
terre.

Il ne peut pas franchir de grandes étendues d'eau à la nage,—les
nombreuses tentatives de traversée de la Manche par les meilleurs
nageurs l'ont assez démontré,—et ses plongées sont insignifiantes.

Mais, il est arrivé à parcourir artificiellement les vastes espaces
océaniques. Aujourd'hui ses moyens de locomotion sur l'eau sont si
nombreux, si perfectionnés que son domaine s'est en quelque sorte
étalé sur la mer. Il commence même à pénétrer dans l'élément liquide
par le sous-marin et par le secours d'appareils à immersion comme le
scaphandre et les cloches à plongeur.

Plus récente, est sa pénétration dans l'espace aérien. Elle ne date
réellement que de 1783.

Après un début qui fut extrêmement sensationnel[1], l'art de s'élever
dans l'air resta longtemps stationnaire.

Après la guerre de 1870, la renaissance de l'aérostation, d'abord
lente, finit par prendre un essor assez prompt,—notamment par la
fondation de l'Aéro-Club de France,—jusqu'au  moment où
l'adaptation aux aérostats des moteurs légers, créés par l'industrie
de la locomotion automobile, fit accomplir un bond considérable à la
«locomotion aérienne» en permettant la réalisation de «ballons
dirigeables», réellement dignes de cette qualification.

Mais, plus récemment encore, la naissance presque subite et le
développement des «appareils d'aviation» plus lourds que l'air ont
donné une autre solution provisoire du problème séculaire de la
locomotion aérienne.

Par ce dernier moyen surtout, la conquête du domaine aérien par
l'homme a été si rapide que le public, témoin accidentel mal informé
des étapes de cette conquête, est porté à les confondre.

On ne lui a pas encore indiqué comment il doit comprendre les termes,
mal définis, dont il entend faire usage à propos des engins et des
personnes s'élevant au-dessus du sol pour se déplacer dans
l'atmosphère.

Ainsi, pour presque tout le monde, l'homme, l'animal ou la machine
parcourant un trajet quelconque dans l'air, sans prendre point d'appui
sur la terre, fait de la navigation aérienne.

Pourtant, il est tout à fait impropre d'appliquer aux translations
exécutées dans l'air un terme essentiellement maritime, qui exprime
exclusivement un parcours fait à la surface des eaux (mouvements des
navires) ou près de la surface de l'eau (mouvements des sous-marins),
tandis que la locomotion aérienne s'effectue dans un milieu (l'air)
qui n'a pas de surface déterminée.

L'homme ne peut s'élever pratiquement dans l'atmosphère au delà de
6.000 mètres,—en ballon,—parce que l'air devient, au delà de cette
limite, trop raréfié pour la respiration. Il manque notamment
d'oxygène et sa température devient trop basse[2].

Mais à cette altitude on est encore bien loin du terme  de la
couche atmosphérique du globe. Il résulte, en effet, de constatations
scientifiques aisément renouvelables, que cette couche peut avoir
50.000 à 70.000 mètres d'épaisseur et que ses dernières traces les
plus éparpillées dans l'éther (les moins denses) pourraient s'étendre
jusqu'à 800.000 mètres au-dessus du sol[3].

Par rapport à l'épaisseur de la couche d'air enveloppant notre
planète,—si tant est que cette couche ait une limite
appréciable,—l'homme gravitant dans les plus hautes régions de
l'atmosphère où il peut accéder ne se déplace donc pas à la partie
supérieure, à la surface de cette couche, comme le navire vogue à la
surface de l'eau, mais il en parcourt, au contraire, le fond et le
terme naviguer à propos de l'air, doit être proscrit.

Cet exemple, bien caractéristique, montre qu'il faut, avant tout,
préciser le sens des termes employés pour désigner les nouveaux moyens
de déplacement de l'homme dans l'atmosphère. Or, cette précision
découle de l'examen des moyens artificiels mis en usage pour s'élever
au-dessus du sol, et c'est pour cela qu'il importe de considérer
d'abord ces moyens.

Le plus ancien en date au point de vue des résultats positifs,—car
cet A. B. C. visant exclusivement la pratique, doit négliger
systématiquement les origines fabuleuses ou légendaires comme celle
d'Icare et les tentatives avortées des précurseurs, comme celles de
Léonard de Vinci, quelque respectables qu'elles soient,—le plus
ancien en date est le ballon.


 Le Ballon

Ses moyens.—Son prix.

Le ballon, qu'il soit simple ou dirigeable, est le type du plus léger
que l'air.

Nous ne percevons pas, par nos sens, la pesanteur de l'air. Néanmoins
il a un poids très notable.

À la température de 0° et au niveau de la mer, un mètre cube d'air
pèse près de 1.300 grammes (1.292 à 1.293 gr.)

À mesure que sa température s'élève, il se dilate; les molécules
gazeuses qui le constituent s'écartent les unes des autres, elles
occupent plus d'étendue. Il en faut moins, par conséquent, pour
remplir le même espace. Ainsi, un mètre cube contient une masse d'air
moins dense, moins serrée à 50° qu'à 0°, et cette masse, de volume
égal est, par conséquent, moins lourde.

Chauffé à 200°, l'air atmosphérique, par sa dilatation, occupe un
volume presque double de celui qu'il possède à 0°.

Il en faut donc presque moitié moins pour emplir le même espace, et,
pour le même volume, il est, par conséquent; plus léger de moitié.

Cette légèreté lui permet de s'élever dans l'atmosphère plus lourde
qui l'environne. La vapeur d'eau, les fumées s'élèvent dans l'air
d'une manière analogue.

Cette faculté de s'élever dans l'atmosphère est une force, facile à
mesurer, qu'on nomme en aérostatique: force ascensionnelle.

Un mètre cube d'air à 200° possède une force ascensionnelle de près de
500 grammes (493 gr.) et peut soulever, par conséquent, ce poids.

Les gaz plus légers que l'air, tels que l'hydrogène ou le gaz
d'éclairage, ont la même propriété par rapport à l'atmosphère. Elle
est proportionnelle à leur poids.

 Un mètre cube de gaz d'éclairage ne pèse que 500 gr. environ.
Le mètre cube d'hydrogène pur, bien moins lourd encore, ne pèse que 89
gr. L'un et l'autre peuvent donc élever presque la différence qui
existe entre leur poids et celui de l'air atmosphérique au niveau de
la mer à 0°, ce que l'on exprime en disant que le gaz d'éclairage
possède une force ascensionnelle de 790 gr. environ et que cette force
s'élève, pour l'hydrogène pur, presque à 1.200 gr.

La force ascensionnelle de ces gaz légers a remplacé, presque dès le
début de l'aérostation, celle de l'air chaud qui se refroidissait trop
vite.




Fig. 1

Dans le ballon sphérique non dirigeable, la force ascensionnelle et
la pesanteur, rigoureusement perpendiculaires, sont toujours dans le
prolongement l'une de l'autre.


En résumé, le ballon s'élève dans l'air avec une force ascensionnelle
qui est proportionnelle à sa légèreté relative, et cette force est
telle que si la capacité d'un ballon est suffisante, il soulève, en
outre de son enveloppe et de ses agrès, une nacelle contenant
des personnes, du lest[4] et un certain nombre d'instruments dont
l'usage est nécessaire pour la bonne surveillance des déplacements
aériens et des états de l'atmosphère ou du ballon.

Lâché après gonflement par du gaz léger, le ballon ne possède pas
d'autre force que cette force ascensionnelle, qui le fait monter ET
QUI DIMINUE À MESURE QU'IL MONTE.

 Il ne peut se diriger par lui-même. Il est totalement livré
aux influences atmosphériques et principalement aux déplacements de
l'air dans n'importe quel sens, sauf dans le sens de sa montée.

S'il rencontre un courant de vent allant du Nord au Sud, il est
entraîné du Nord au Sud par ce courant, avec la même vitesse; mais
il s'élève en même temps dans ce courant, par sa force ascensionnelle
et, si elle lui permet de le dépasser, il y échappe après l'avoir
franchi.

Des aéronautes entraînés ainsi dans une direction déterminée par un
vent peu élevé dans la couche atmosphérique: un vent rasant la
terre, l'ont dépassé et se sont vu entraînés au-dessus de ce courant
inférieur, par un autre courant supérieur dans une autre direction
toute différente. Et l'on conçoit que les mêmes causes peuvent
produire les mêmes effets à la descente qu'à la montée d'un ballon.

Dans tous les cas, le ballon qui monte perd de sa force ascensionnelle
à mesure qu'il s'élève, parce qu'il pénètre dans des couches d'air de
plus en plus raréfiées, moins serrées, et par conséquent plus
légères.

Et cette raréfaction de l'air est très accentuée, même pour des
altitudes peu considérables. Ainsi, l'air qui pèse 1.293 grammes à 0°
au niveau de l'Océan, ne pèse plus que 646 grammes—moitié moins—à 5
kil. 500 m. de hauteur.

Un ballon quittant le niveau de la mer à 0° avec une force
ascensionnelle de 500 kilogrammes, n'aurait donc plus que 250 kil. de
force ascensionnelle à 5.500 m. au-dessus du sol.

Théoriquement, ce ballon devrait monter jusqu'au moment où l'air, de
moins en moins lourd, arriverait à être aussi léger que le gaz dont
son enveloppe est gonflée. Mais comme il faut tenir compte du poids de
l'enveloppe, des agrès, de la nacelle, du lest et des personnes,
sans compter les instruments, le ballon de l'aéronaute s'arrête, en
pratique courante, bien avant d'arriver à ce niveau d'équilibre du
gaz léger et de l'atmosphère raréfiée.

 On arrête, en outre, volontairement sa montée avant qu'il
n'arrive dans les hautes régions où, comme il a été dit précédemment,
l'air respirable fait défaut et le froid devient excessif[5].

En tout état de causes, lorsqu'il est arrivé à la limite de sa force
ascensionnelle, ou à la limite que l'aéronaute lui a imposée[6], le
ballon commence invariablement à redescendre pour plusieurs motifs. Le
principal c'est qu'il perd son gaz par les parois de l'enveloppe, les
soupapes, les joints, etc..., car ces organes sont loin d'être
absolument imperméables.

En jetant du lest, l'aéronaute peut retarder sa descente et même faire
remonter le ballon. Mais il épuise alors ce lest; il le perd comme le
ballon perd son gaz et la descente, inévitable, par déperdition
constante de force ascensionnelle met un terme forcé à la durée du
voyage aérien.

Soit qu'il s'élève par sa force ascensionnelle initiale ou en jetant
du lest, soit qu'il descende en perdant son gaz naturellement ou par
la volonté de l'aéronaute, le ballon ne cesse donc pas d'osciller dans
le sens de la hauteur et, pendant ces oscillations, les courants d'air
qu'il traverse l'emportent à peu près à leur gré.

En revanche, il est déplacé sans aucune secousse, même par un vent
vif; il monte haut et les sensations extrêmement agréables, variées,
imprévues des ascensions aérostatiques, lorsqu'elles ont lieu dans
des conditions favorables, expliquent fort bien comment un petit
nombre de personnes fortunées se sont adonnées et se livrent encore à
ce sport émouvant.

Un ballon doit avoir une capacité de mille mètres cubes environ pour
enlever deux ou trois personnes, et  ce nombre de passagers
est nécessaire pour allier la sécurité à l'agrément.

Sa valeur est à peu près de 3.000 francs. Il devient hors d'usage en
quatre années, par suite des modifications chimiques et physiques
normales du tissu de l'enveloppe[7].

Enfin, chaque ascension entraîne une dépense de gaz de 150 francs
environ si la capacité du ballon est de 1.000 mètres cubes. De telle
sorte que peu d'amateurs peuvent s'offrir le luxe d'un plaisir si
coûteux[8].

En revanche, le ballon rachète ces désavantages par son utilité au
point de vue de l'étude et de l'exploration scientifique de
l'atmosphère.

Il reste jusqu'à présent le roi des hautes altitudes accessibles à
l'homme.

On peut ajouter que les ballons-sonde, qui ne portent pas
d'aéronautes, mais qu'on lance munis d'instruments enregistreurs
spéciaux, réalisent de précieuses explorations des parties élevées de
l'atmosphère et que ces explorations seront encore longtemps
nécessaires pour l'étude du domaine de l'air[9].


 Le Dirigeable

Ses caractéristiques.—Ses moyens.

Son prix de revient.

L'enlèvement d'un ballon dans l'air, avec des passagers dans une
nacelle, suggère naturellement le désir de diriger l'aérostat. Cette
idée vint, en effet, aux premiers aéronautes dès 1783.

Mais, comme on l'a vu par les considérations précédentes, le ballon
est essentiellement indirigeable. Pour concevoir un plus léger que
l'air ayant le pouvoir de se conduire lui-même dans l'atmosphère, il
fallait commencer par résoudre une série de problèmes. Un précurseur:
le lieutenant Meusnier, signalait dès 1784, la majeure partie de ces
problèmes et en donnait les solutions remarquables qui sont, sauf des
perfectionnements dans les détails, celles que la pratique et la
théorie ont fait réaliser dans les dirigeables d'aujourd'hui.

On comprend d'emblée que la forme sphérique du ballon est défavorable
s'il doit déplacer l'air pour avancer dans un sens déterminé, parce
qu'il aborde la résistance de ce fluide, quelque faible qu'elle soit,
avec une surface dont le développement est trop grand.

On conçoit le ballon dirigeable rationnellement allongé dans le sens
de sa marche normale. Les formes de cylindre, de fuseau, de navette et
nombre d'autres furent imaginées. En résumé, la Nature donne, par
analogie, les meilleurs modèles dans les proportions générales des
poissons migrateurs et dans ceux des grandes espèces comme la baleine,
le marsouin, le squale.

Les travaux du professeur Marey, ont démontré les avantages des formes
de ces poissons.

En étudiant, au moyen de la chronophotographie et avec des dispositifs
particuliers, les mouvements des courants liquides et gazeux
rencontrant des obstacles  de formes diverses, et aussi les
mouvements que déterminent dans des gaz et des liquides des corps de
différentes formes traversant ces fluides, Marey a démontré que les
résistances des milieux (gaz ou liquides) sont réduites au minimum si
le corps immergé est allongé et se termine en pointe plus effilée à
l'arrière qu'à l'avant.

La figure 2 montre cette forme, très analogue à celle des poissons
précités. Les constructeurs l'ont adoptée, à quelques variantes près,
pour la plupart des ballons dirigeables.




Fig. 2


En revanche, la direction des «plus légers que l'air» exigeait
l'emploi d'une force à la fois puissante et légère qui fit défaut
pendant plus d'un siècle et empêcha les essais des chercheurs
d'aboutir à des résultats satisfaisants.

Les tentatives avortées apprirent pourtant combien il fallait tenir
compte d'autres éléments primordiaux (d'ailleurs prévus par Meusnier,
dont les travaux enfouis dans les archives du ministère de la guerre
restaient ignorés).

Ni la vapeur, ni l'électricité, ne purent fournir le moteur souhaité.
Sa création fut l'œuvre de l'industrie automobile et l'on peut dire
que la conquête définitive de l'air est une conséquence directe des
perfectionnements accomplis dans la construction des moteurs à
explosion de cette industrie[10].

 Dotée du moteur qu'il lui fallait, l'aérostation multiplia
promptement ses essais de direction et l'expérience confirma,—parfois
cruellement,—des indications que la théorie donnait. On apprit par
des accidents, dont quelques-uns furent mortels, que la direction
d'un plus léger que l'air a des exigences compliquées qui
différencient profondément le dirigeable du ballon sphérique.

Il est indispensable, par exemple, que le dirigeable ne se déforme
pas, que sa nacelle conserve toujours la même position par rapport à
l'enveloppe qui la supporte et qu'il ait dans le sens de sa longueur
et de sa marche, une stabilité dite: STABILITÉ DE ROUTE ou
STABILITÉ DE DIRECTION.

Si le dirigeable se déforme, il cesse d'être gouvernable et les plus
graves accidents peuvent être, en outre, la conséquence de cette
déformation.

C'est pour l'éviter, que le comte de Zeppelin a construit son
dirigeable avec une carcasse d'aluminium rigide. Mais il convient
d'ajouter que son type d'aéronat est particulièrement fragile à cause
de sa longueur excessive.

Si les dirigeables français n'ont pas la rigidité métallique du
Zeppelin, leurs proportions sont, en revanche, beaucoup moins
dangereuses.

On conserve leur forme aux aéronats non métalliques en les maintenant
toujours également gonflés à l'aide d'un ou de plusieurs ballonnets à
air contenus dans l'enveloppe.

Si le dirigeable dont, au départ, l'enveloppe était parfaitement
tendue par le gaz léger, vient à perdre trop de ce gaz pour garder sa
forme, on le voit aux indications d'un instrument qui marque la
pression du gaz dans le ballon (manomètre). Il suffit alors
d'introduire dans les ballonnets, avec une pompe à air, actionnée par
le moteur, ou à bras, une quantité d'air suffisante pour rétablir la
pression convenable à l'intérieur de l'enveloppe.

Si cette pression, par suite de la dilatation du gaz  léger,
devient ensuite trop forte, il suffit de laisser les ballonnets se
dégonfler de l'air qu'on y a introduit jusqu'au rétablissement de la
pression que le gaz léger doit avoir pour tendre normalement
l'enveloppe.

Ces opérations «compensatrices» étaient faites d'abord par les
conducteurs des dirigeables; aujourd'hui elles s'accomplissent
automatiquement et les pilotes n'ont qu'à les surveiller, pour les
produire au moyen d'organes spéciaux dans le cas où, par accident, les
compensations automatiques organisées cesseraient de fonctionner.

L'équilibre du dirigeable,—seconde condition primordiale de sa
direction,—est réalisé par la façon dont sa nacelle est reliée à
l'enveloppe.

Dans le ballon sphérique, les balancements de la nacelle au-dessous du
ballon auraient peu d'inconvénients, parce qu'ils resteraient sans
influence marquée sur l'enveloppe et ses agrès. Ils ne se produisent
d'ailleurs point, puisque le ballon sphérique non dirigeable, ainsi
que les explications précédentes l'ont établi, reste absolument inerte
dans l'atmosphère, sauf les déplacements verticaux incessants qu'il
subit, soit par l'effort de sa «force ascensionnelle», soit par
l'action de la pesanteur.

Dans les deux cas, les directions de ces forces passent rigoureusement
par les centres de la nacelle et du ballon, quelle que soit la
prédominance de l'une d'elles, et l'équilibre de l'aérostat se trouve
ainsi parfaitement assuré (Voir fig. 1, p. 5).

Il n'en est pas de même pour le dirigeable. Sa forme, indispensable
pour sa direction, l'expose à un décentrage des forces précitées
(pesanteur et force ascensionnelle) qui peut avoir les plus graves
inconvénients et même entraîner la perte de l'aéronat.




Fig. 3





Fig. 4


Dans la construction du dirigeable, tout est calculé pour que les
éléments qui font sa pesanteur: enveloppe, agrès, nacelle, moteur,
hélice, passagers, lest, etc., exercent cette force de pesanteur dans
le prolongement  de la force ascensionnelle du gaz léger,
lorsque l'aéronat est parfaitement horizontal, parce que cette
position est celle de sa marche rationnelle.

La figure schématique no 3 montre cet équilibre horizontal du
dirigeable français, dans lequel la force ascensionnelle et celle de
la pesanteur s'exercent dans le prolongement l'une de l'autre, non pas
au milieu de la longueur, mais un peu plus vers l'avant de
l'enveloppe. On exprime cet antagonisme rectiligne en disant qu'il y a
parfaite coïncidence entre le centre de gravité (pesanteur) et le
centre de poussée (force ascensionnelle) du ballon (p. 13).




Fig. 5


Mais si, pour une cause quelconque, le dirigeable vient à prendre une
position oblique comme celle qu'indique la figure 4, l'action de la
pesanteur, qui s'exerce toujours perpendiculairement, déplace la
nacelle par rapport à l'enveloppe et déplace les efforts de traction
dus à la pesanteur aussi bien que les efforts de pression du gaz léger
contenu dans le ballon. La figure 4 montre, notamment, que la ligne du
centre de poussée de la force ascensionnelle s'est déplacée. La
position primitive  est représentée par des lignes en
pointillé, tandis que les lignes pleines représentent la position
nouvelle. De plus,—et ceci est beaucoup plus grave,—un nouvel
équilibre de l'aéronat s'étant établi dans la position oblique par
suite du déplacement de la nacelle par rapport à l'enveloppe, il ne
tend plus à se redresser; la continuation de sa marche ne peut
qu'accentuer son obliquité dangereuse (p. 13).




Fig. 6


Il est donc indispensable de rendre la position de la nacelle aussi
invariable que possible, par rapport à celle de l'enveloppe, et l'on y
parvient en remplaçant sa suspension au moyen de câbles parallèles
par une suspension dans laquelle les câbles, s'entre-croisant, forment
des triangles comme le montre la figure 5, p. 14.

Dans ce cas, en effet, la disposition des câbles de soutènement
empêchant la nacelle de se déplacer par rapport à l'enveloppe, comme
le montre la figure 6, celle-ci se trouve soumise à deux forces
contraires: la force ascensionnelle et la pesanteur, qui tendent
toutes les deux à la fois à redresser l'aéronat, parce qu'elles ne
 sont plus dans le prolongement l'une de l'autre, dès que le
dirigeable cesse d'être parfaitement horizontal.

Ainsi le mode de soutènement par câbles entre-croisés en triangles
réalise la stabilisation automatique du dirigeable dans la position
horizontale.

Enfin, pour que le dirigeable garde, dans le sens de sa marche, sans
le secours incessant du gouvernail, une direction rectiligne, on munit
son arrière d'une sorte d'empennage analogue à celui des flèches et
jouant le même rôle mais constitué par des surfaces plates opposées à
angle droit, ou par des ballonnets en forme de cylindres ou de cônes,
comme ceux que montrent les figures 7 à 10.







Fig. 7, 8, 9 et 10


Les premiers éléments constitutifs du dirigeable sont donc: 1o sa
forme; elle doit se rapprocher de celle des poissons qui peuvent
effectuer de longs parcours;—2o sa rigidité; l'emploi des ballonnets
internes compensateurs, ou la construction métallique, donnent cette
rigidité;—3o la stabilité de la nacelle par rapport à l'enveloppe;
la suspension par câbles à entre-croisements triangulaires la réalise;
elle est naturellement assurée par la rigidité du métal dans la
construction métallique du Zeppelin (fig. 11, 12 et 13);—4o la
rectitude de marche; on l'obtient par les divers empennages de
l'arrière du dirigeable.





Fig. 11.—Coupe longitudinale montrant le cloisonnement du Zeppelin.





Fig. 12.—Arrière du Zeppelin vu en dessous.





Fig. 13.—Coupe transversale du Zeppelin à l'arrière.


Le Zeppelin a 130 mètres de longueur et 10 mètres 70 cent. de
     diamètre; il cube 12.000 mètres. Deux moteurs de 170 chevaux lui
     servent à actionner 4 hélices de 1 mètre 30 cent. de diamètre,
     qui font 800 tours à la minute. Un hangar flottant installé sur
     le lac de Constance est son abri. Ce type de dirigeable a pu
     réaliser un parcours de 1.100 kilomètres en trente-huit heures
     (29 kilomètres à l'heure). Mais les nombreux accidents dont il a
     été victime, paraissent démontrer qu'il est peu pratique. Son
     prix est d'ailleurs excessif: il atteint plusieurs millions de
     marks.

 Mais ces caractéristiques principales ne suffisent pas: le
dirigeable doit encore satisfaire à d'autres conditions.

Un gouvernail de direction latérale, placé à l'arrière et analogue à
celui des navires, peut le faire tourner à droite ou à gauche.




Fig. 14


A. Corps du dirigeable rempli de gaz.—B. Ballonnet compensateur
interne ou b. b. b, série de ballonnets compensateurs
internes.—E. Empennage.—G. Gouvernail de direction
latérale.—H. Hélice.—M. Mécanicien.—m. manche ou conduit de
gonflement du ballonnet compensateur.—P. Pilote.—P. S.
Gouvernail de profondeur.—R. S. et r. b. lignes des joints
d'attache des câbles de soutènement de la nacelle.—S. O. Soupape de
sortie du gaz.

Comme le ballon sphérique, le dirigeable emporte une certaine quantité
de lest pour retarder sa descente ou pour remonter en s'allégeant. Il
peut aussi retarder sa montée ou provoquer sa descente, en se vidant
de son gaz léger par une soupape d'échappement, placée à l'arrière,
aussi loin que possible du moteur. Mais ces deux moyens, pour monter
et pour descendre, l'épuiseraient trop rapidement (quoique l'emploi
des approvisionnements d'essence et d'huile soit un délestage normal
constant dont l'importance n'est pas négligeable). Afin d'économiser
au maximum son gaz et son lest, on ajoute au dirigeable des plans
stabilisateurs, disposés à l'arrière ou à l'avant, qui jouent le
rôle d'un gouvernail de profondeur et, prenant point d'appui sur
l'air, grâce à la marche de l'aéronat, provoquent sa montée ou sa
descente pour des différences d'altitude progressives, modérées. La
figure 14, qui représente schématiquement un dirigeable rationnel,
montre ces divers organes.





Fig. 15

Le Dirigeable Ville de Paris et hangar de ce dirigeable dans le
fond.


 Constitué de cette manière, le dirigeable mérite sa
dénomination parce qu'il est réellement maniable dans l'atmosphère.
Néanmoins, il faut encore tenir compte de deux éléments d'importance
capitale dans son emploi: la puissance relative de sa force motrice et
l'étendue de son rayon d'action.

Sauf le cas d'un vent soufflant en tempête et par rafales, le pilote
d'un ballon sphérique non dirigeable n'a pas à se soucier beaucoup du
courant d'air qui l'emporte puisqu'il ne peut rien contre lui. Si ce
courant l'entraîne dans une région où il ne veut pas aller: océan,
contrée montagneuse trop élevée ou pays étranger, sa seule ressource
est d'atterrir le mieux possible... ou de chercher, en s'élevant dans
les régions supérieures de l'atmosphère, s'il peut les atteindre, un
autre courant d'air,—qu'il risque fort d'ailleurs de ne pas
rencontrer.

Au contraire, le pilote du dirigeable, par cela même que son ballon
est dirigeable, est forcé de tenir compte des moindres mouvements de
l'atmosphère et il importe au plus haut point que le moteur de son
aéronat ait une puissance capable de lutter contre celle d'un vent
ordinaire avec plein succès.

Un moteur qui ne donnerait au dirigeable qu'une vitesse inférieure à
celles des brises régnant généralement dans sa région serait
inutilisable pendant la plus grande partie de l'année. L'obligation de
ne manœuvrer que par des temps calmes équivaudrait à la négation de
son emploi.

Théoriquement, le dirigeable fut réalisé par les frères Tissandier,
par Dupuy de Lôme et même par Henri Giffard dès 1852, puisqu'ils
purent faire mouvoir leurs ballons dans l'air avec les moteurs dont
ils étaient munis. Mais, parce qu'ils ne dépassaient point des
vitesses oscillant entre 2 m. 25 à 4 m. à la seconde, vitesses qui
sont inférieures à celles des vents dominants en France, leurs
aéronats restaient inutilisables pratiquement.

Le dirigeable La France, des capitaines Renard et Krebs, qui
exécuta, en 1885, les deux premiers voyages  aériens formant
un circuit fermé, c'est-à-dire qui, partant de Meudon, put aller à
Paris et revenir à Meudon, à son point de départ, avait une vitesse de
6 m. 50 à la seconde (environ 23 kil. à l'heure).

Les observations météorologiques poursuivies pendant nombre d'années à
Chalais-Meudon par l'autorité militaire ont permis d'établir que, sur
ce point du territoire, il y a pendant près de 180 jours par an, des
vents dont la vitesse est au moins égale à 26 ou 27 kil. à l'heure (7
m. à 7 m. 50 par seconde).

La vitesse du dirigeable La France était donc inférieure à celle de
la moyenne de vents dominants et cet aéronat n'a réussi les «circuits
fermés» Meudon-Paris-Meudon, les 22 et 23 septembre 1885, qu'à la
faveur de vents d'une vitesse inférieure à celle de ceux qui sont les
plus fréquents.

Les dirigeables: Ville-de-Paris, Bayard-Clément, République,
dont la vitesse atteint 12 m. 50 au minimum par seconde (45 kilomètres
à l'heure) peuvent, au contraire, fonctionner environ 297 jours par
an, suivant le tableau des observations météorologiques militaires
précitées.

Or, ces résultats, qui sont dus à la puissance des moteurs à explosion
employés sur ces dirigeables, n'auraient pas été obtenus sur des
aéronats de faibles dimensions.

On peut construire un dirigeable petit. Le Santos-Dumont no 1 ne
cubait que 180 m. Le no 6 avec lequel il gagna le prix Deutsch, le 19
octobre 1901, jaugeait 622 mètres cubes; il n'avait que 33 m. de
longueur et 6 m. de diamètre.

Pour l'amateur, on a même créé un type de dirigeable réduit: c'est
le Zodiac, dont les caractéristiques sont: une enveloppe contenant
700 mètres cubes de gaz; un moteur de 16 chevaux, une hélice de 2 m.
30 de diamètre, donnant 600 tours à la minute. Ce type d'aéronat
réduit est, en outre, démontable. Emballé, il peut être transporté sur
un camion ou expédié par chemin de fer. Enfin, il ne coûte que 25.000
francs.

 Mais gonflé de gaz d'éclairage, il n'enlève qu'une seule
personne. Il faut lui ajouter 100 mètres cubes d'hydrogène pur (gaz
fort cher et que l'on ne se procure pas partout), pour qu'il puisse en
enlever deux. Il ne voyage guère que trois ou quatre heures. Il
n'enlève que 75 kilogrammes de lest. Sa vitesse ne dépasse pas 28
kilomètres à l'heure.

En comparant ces caractéristiques du Zodiac avec celles du
Bayard-Clément, par exemple, on comprend comment ce dernier peut
donner des résultats pratiques, qu'un petit dirigeable ne saurait
fournir.

Le Bayard-Clément a 56 m. de longueur, 10 m. 58 de diamètre et cube
3.500 m. Son moteur, qui pèse 352 kilogrammes, a une force de 105
chevaux. Il actionne une hélice de 5 m. de diamètre qui fait 350 tours
à la minute, avec une consommation de 38 à 40 litres d'essence et de 5
litres d'huile à l'heure.

Grâce à ces éléments cet aéronat peut atteindre une vitesse de 50
kilomètres à l'heure.

Avec six passagers, 300 litres d'essence, 20 litres d'huile, 65 litres
d'eau (pour le refroidissement du moteur), et 250 kilogr. de lest, il
a fait en 5 heures, le 1er novembre 1908, un parcours de 250
kilomètres sans escales, «circuit fermé», de Sartrouville à Compiègne
et Pierrefonds par l'Isle-Adam, Creil, Pont-Ste-Maxence, Séry,
Dammartin, Le Bourget, Pantin et rentrer à Sartrouville en passant sur
Paris.

Mais un dirigeable de cette puissance coûte environ 300.000 francs.

La catastrophe du dirigeable Patrie a démontré qu'il est
indispensable de remiser de si grands aéronats dans des hangars
spéciaux, qui sont de construction coûteuse. La figure 15 (p. 19)
montre un hangar de ce genre.

Enfin, la nécessité de ramener le grand dirigeable à son hangar réduit
considérablement son rayon d'action (50%).

Dans de telles conditions, sauf exception, un État semble seul
pouvoir se permettre, pour sa défense militaire,  le luxe d'un
ou de plusieurs grands dirigeables d'une série de hangars pour les
remiser.

On conçoit néanmoins que, plus tard, l'industrie des transports en
commun utilisera peut-être de grands dirigeables perfectionnés et
modifiés en vue de ce genre d'exploitation.

Mais, pour le moment présent, l'aviation semble mieux répondre au
désir légitime que fit naître chez toute personne la récente conquête
de l'air, et c'est ce mode de locomotion dans l'atmosphère qui sera
presque exclusivement le sujet de cet A. B. C.




Fig. 16


 II

L'Air


Lorsqu'on parle aujourd'hui de la conquête de l'air, il faudrait
ajouter qu'il s'agit de l'air respirable pour l'homme, ou que cette
restriction soit sous-entendue, car l'être humain ne peut graviter
pratiquement au delà de la couche atmosphérique, relativement bien
basse, où sa respiration est assurée par une certaine proportion de
divers éléments gazeux.

Au delà de 6.000 mètres, en effet, «quelques précautions que l'on
prenne, la diminution de pression, la moindre quantité d'oxygène
entrant dans les poumons à chaque inspiration force à les précipiter.
On étouffe, des maux de tête et des maux de cœur surviennent», etc.
(Bouquet de la Grye).

L'oxygène de l'air pénétrant dans les poumons y est absorbé par le
sang. Ce véhicule l'entraîne dans l'organisme où, par une sorte de
combustion lente, il brûle une partie du carbone des matières qui
doivent être éliminées. Son rôle est donc capital dans l'existence
humaine.

L'oxygène n'est d'ailleurs pas moins indispensable au moteur de
l'aéroplane qu'à l'aviateur; sa rareté dans les hautes régions de
l'atmosphère nous en interdit donc doublement l'accès.

Lorsque Berson et Suering atteignirent l'altitude de 10.500 m. en
1901, ils entretenaient artificiellement leur respiration à l'aide
d'une réserve d'oxygène qu'ils avaient emportée, et le ballon
sphérique où ils étaient n'avait pas de moteur à faire fonctionner
pour les soutenir. Si, plus tard, des aéroplanes arrivent à dépasser
l'altitude de 6.000 m. pour monter aussi haut que Berson et Suering,
cela ne pourra être qu'à l'aide de dispositifs spéciaux, ou d'une
carburation spéciale dans les moteurs, permettant d'y introduire les
quantités d'oxygène  nécessaires, puisqu'elles ne se
trouveraient pas dans l'air ambiant.

On a déjà vu précédemment que le froid, qui augmente à mesure qu'on
s'élève dans l'air, trace d'autre part aussi une limite aux ascensions
humaines dans l'atmosphère. On peut prévoir que la congélation serait
une gêne et peut-être un obstacle absolu dans le fonctionnement des
moteurs à explosion, aussi bien pour la carburation que pour le
graissage, à partir de certaines altitudes.

Si l'on suppose, en effet, un aéroplane quittant le sol à une
température de + 15° et subissant un abaissement de température de 1°
par 180 m. d'ascension, puisque cette proportion est celle que l'on
tient pour constante, on voit qu'après avoir dépassé une hauteur de
10.500 m. comme Berson et Suering, il devra subir un froid de -44° (à
10.620 mètres exactement).

Le ballon-sonde Aérophile no 1, lancé le 21 mars 1893 de l'usine de
Vaugirard à Paris, enregistra -51° à 15.000 m. d'altitude. En
Allemagne, à Tempelhof, un autre ballon-sonde lancé atteignit 18.450
m. et enregistra -68°.

La décompression qui altère l'organisme humain aux altitudes
supérieures à 8.000 m. aurait peut-être aussi des effets sur la marche
des moteurs à de plus grandes hauteurs.

En résumé, pour l'homme et pour l'aéroplane le domaine de l'air est
extrêmement réduit en hauteur, par rapport à l'épaisseur indéterminée
de l'atmosphère, et il ne faut point imaginer que l'homme y montera un
jour «aussi haut qu'il voudra monter».

Mais cette considération n'a rien d'affligeant, car ce n'est pas en
hauteur que l'espace atmosphérique est une enthousiasmante conquête:
c'est en étendue. À partir d'une très faible altitude, l'intérêt
d'un voyage aérien décroît rapidement par suite de la faible portée
visuelle, si l'on continue à s'élever.

Et, d'autre part, si la rapidité d'une traversée dans l'atmosphère
doit devenir une supériorité de ce mode de locomotion grâce aux
vitesses de 200 ou de 300 kilomètres  à l'heure que l'on
prédit déjà aux aéroplanes[11], il n'y aura jamais avantage à réduire
la promptitude d'une translation par des ascensions élevées. Ce serait
«s'attarder en route».

Pour l'aviation, l'étude des hautes régions de l'atmosphère est
néanmoins indispensable parce qu'elles provoquent la plupart des
perturbations qui agitent les couches inférieures.

Les vents, notamment, ces grands obstacles de la gravitation dans
l'air pour les appareils aviants (et à fortiori pour les ballons
dirigeables), viennent surtout de très haut.

À mesure qu'on s'élève dans l'atmosphère, on constate d'ailleurs que
les courants qui la parcourent sont plus forts, plus étendus, plus
rapides et ce régime constant incite encore, une fois de plus,
l'aviateur à ne point viser le zénith.

Les nuages et l'électricité qui les accompagnent si souvent sont, en
outre, des embarras ou des dangers que l'aviateur devra éviter.

Planant au-dessus des nuages, le pilote de l'aéroplane n'aurait plus
de point de repère pour sa route; il serait obligé de se diriger à la
boussole. Tout, dans la Nature, l'engage à se contenter du domaine des
oiseaux.

Il convient d'insister un peu sur ces caractéristiques de l'atmosphère
parce qu'elles gouvernent l'aviation.

C'est parce que l'air n'est pas comme on le croyait jadis: «un
élément impondérable, mais homogène dans toute l'étendue d'espaces
sub-terrestres définis», qu'il constitue un milieu où les aéroplanes
d'aujourd'hui peuvent prendre un point d'appui pour se déplacer.

Utilisée par l'homme depuis des siècles, la force du vent est connue
de tout le monde. La résistance de l'air l'est infiniment moins,
quoique nombre de détails, très vulgarisés de nos jours, l'aient mise
en évidence, notamment: la forme des locomotives modernes à grande
vitesse, les courses de bicyclettes et d'automobiles, etc.

 Nos sens, en effet, ne perçoivent guère la résistance de
l'air, parce que nos mouvements naturels ne sont pas assez rapides
pour nous la faire sentir.

Lorsque nous nous déplaçons artificiellement à une grande vitesse,
au contraire, nous commençons à sentir cette résistance, comme nous
sentons naturellement la force du vent. Or, cette force du vent
n'existe qu'en raison de la densité de l'air; il faut s'habituer à le
concevoir pour comprendre le mécanisme de l'aviation.

Un vent de tempête arrache des toitures, renverse des arbres et des
personnes; on se sent comme près d'être emporté, c'est-à-dire
soulevé, par les fortes bourrasques d'un ouragan. Réciproquement,
aborder l'air avec une rapidité d'ouragan produit les mêmes effets, à
cause de la résistance de l'air; il faut se pénétrer de la
connaissance de ce fait.

Si nous ne sommes pas positivement enlevés par un vent de tempête,
c'est parce que notre volume est trop faible par rapport à notre
poids; parce que nous avons trop peu de surface par rapport à notre
pesanteur. Mais, présentons-nous au vent en tenant une surface deux ou
trois fois seulement plus grande que la nôtre: planche, toile tendue
sur un châssis, feuille de tôle ou tout autre objet de large surface,
nous serons aussitôt renversés avec violence;—nous serions enlevés
positivement si l'orientation et l'équilibre de cette surface étaient
convenables. Ce fait résume et révèle le principe de l'aviation.

Un cerf-volant d'une surface suffisante enlève un homme. Ce moyen,
préconisé pour des reconnaissances militaires, a été expérimenté avec
succès. Les récents travaux du capitaine Taconnet et du capitaine
Madiot l'ont rendu tout à fait pratique.

Par quelques évaluations fort simples, il est aisé de préciser un peu
les idées à ce sujet:

La théorie et la pratique démontrent que la résistance de l'air est,
à peu près, proportionnelle au carré de la vitesse.

Ce qui revient à dire, par exemple, que si un vent ayant  une
vitesse de 1 m. par seconde exerce une pression égale à celle d'un
poids de 125 grammes sur une surface de 1 m. carré perpendiculaire à
sa direction, cette pression sera quadruplée pour la même surface, si
la vitesse du vent devient double.

La pression étant équivalente au poids de 125 grammes avec la vitesse
de 1 m. par seconde, si le vent a une vitesse de 2 m. par seconde, la
pression sera de 125 × 2 × 2 = 500 grammes.

Si le vent fait 20 m. par seconde, sa pression sur la même surface de
1 m2 sera de 125 × 20 × 20 = 78 kilogrammes et 125 grammes, pesanteur
déjà supérieure à celle de bien des personnes.

L'aéroplane obtient les mêmes résultats par les mêmes moyens, mais en
sens inverse: contre l'air, immobile, par exemple, il précipite une
surface déterminée avec une vitesse également déterminée et si les
déterminations sont bonnes, c'est-à-dire si la surface et la vitesse
sont suffisantes, la pression en dépassant le poids de l'engin le
soulève; l'essor de l'aéroplane est obtenu.

Il est encore plus facilement obtenu si l'air, au lieu d'être
immobile, va contre l'aéroplane, en rasant le sol, dans le sens opposé
à sa direction, parce qu'alors sa vitesse s'ajoute en quelque sorte à
celle de l'appareil.

Dans le cas contraire, l'aéroplane doit pouvoir ajouter à la vitesse
nécessaire pour son enlèvement, celle du vent dans le sens duquel il
se dirige,—ou faire tête au vent pour s'élever car dès qu'il a quitté
le sol, ce supplément de vitesse, égal à la vitesse du vent, ne lui
est plus nécessaire pour se soutenir, la vitesse calculée pour sa
marche en air immobile pourrait lui suffire, puisqu'il se trouve par
rapport à l'air, dès qu'il est détaché du sol, dans une situation
comme celle de l'aéronat.

L'aviation comporte encore d'autres considérations sur l'air, mais il
convient de les ajourner pour simplifier ce début et parce qu'elles
seront plus claires lorsqu'elles interviendront à propos des
phénomènes expérimentaux qu'elles expliquent.

 III

Les Étapes de l'Aviation


Divers types d'aéroplanes fonctionnent aujourd'hui d'une manière plus
ou moins satisfaisante. Or, il semble qu'il devrait être aisé
d'apprécier exactement leurs mérites et de déduire de ces différents
types le modèle rationnel du «plus lourd que l'air» en expliquant avec
simplicité sa théorie et sa pratique.

Cela n'est pourtant guère possible pour une série de causes: les
phénomènes de l'aviation sont trop étrangers, notamment, à la majorité
des personnes et, d'autre part, les techniciens eux-mêmes ne sont pas
encore assez renseignés sur une importante partie des composantes du
problème pour en formuler des explications définitives, encore qu'il
soit pratiquement résolu.

Pour faciliter la compréhension sommaire mais nette des principes de
l'aviation, il est donc nécessaire de passer rapidement en revue
d'abord les tentatives de sustentation dans l'air au moyen de plans
ou surfaces planes, plus ou moins semblables à des ailes étendues et
sans mouvement. Ces essais furent l'œuvre d'une courte série
d'expérimentateurs hardis, qui préparèrent mieux que tous autres dans
cette voie simple et pratique la conquête de l'espace atmosphérique au
moyen du «plus lourd que l'air».



Un Français: Le Bris, ancien marin, ayant beaucoup observé le vol de
l'albatros pendant ses voyages, était convaincu de la possibilité de
planer comme cet oiseau, grand voilier, par des moyens analogues aux
siens: c'est-à-dire avec des ailes étendues, sans mouvements
notables.

 Les oiseaux ont, en effet, un mode de sustentation dans l'air
qu'on désigne par sa caractéristique générale: le vol plané. Ce vol
paraît s'effectuer sans aucun mouvement de l'animal et,
particulièrement, sans battements d'ailes.

Si l'on ignore le mécanisme du vol des oiseaux et si l'on ne sait pas
comment ils utilisent les propriétés de l'air, notamment ses courants,
les oiseaux qui planent paraissent immobiles. En réalité, au
contraire, ils ne cessent guère de bouger, de déplacer quelque partie
de leur corps: mais ces mouvements, fort peu marqués, échappent à
notre vue et, réellement, l'oiseau planeur peut planer pendant
plusieurs heures consécutives sans donner un seul coup d'aile pour se
soutenir.

Mais, en revanche, il ne cesse de décrire dans l'espace aérien des
cercles ou des ondulations variées.

Quoique traité de fou par beaucoup de ses contemporains,—par la
plupart,—Le Bris suivait donc un raisonnement logique et sain en
croyant qu'avec des surfaces planes portantes, analogues aux ailes
de l'albatros, mais surtout proportionnées à son poids et à son volume
personnel, il arriverait à planer.

Les détails,—essentiels d'ailleurs,—du vol plané échappaient à Le
Bris, fort heureusement, car ils l'eussent peut-être découragé.

Confiant dans ses observations, le marin expérimenta et réussit, en
effet, des sustentations courtes dans l'atmosphère qui commençaient à
ressembler au vol plané. Muni d'ailes assez grandes pour le
soutenir, il s'élevait avec l'aide d'un cerf-volant, aux environs de
Brest, en 1867, puis abandonnait le cerf-volant et retombait en
planant avec ses ailes.

Quelques accidents, et surtout le défaut de ressources suffisantes,
l'empêchèrent de poursuivre ses essais.




Fig. 17


Vingt-quatre ans plus tard,—après vingt années de calculs et
d'expériences minutieuses, disait le capitaine Ferber[12],—un
Allemand tenace et non moins  audacieux que Le Bris,
s'élançait à son tour d'une colline sablonneuse avec des plans légers
qu'il pouvait porter (fig. 17 et 18).

En courant sur la pente de cette colline, il gagnait une vitesse
déterminée qui lui permettait, lorsqu'elle devenait suffisante, d'être
soulevé et de parcourir dans l'air une distance courte au début mais
bientôt plus étendue.




Fig. 18


Entre 1891 et 1896, cet Allemand: Otto Lilienthal, fit ainsi plus de
2.000 essais. Ses parcours en plané passèrent, peu à peu, de 15 à
100 mètres et même davantage, grâce aux perfectionnements qu'il
apportait à ses plans sustentateurs et à sa façon de les
manœuvrer.

En 1899, le capitaine Ferber reprit ces expériences et fut d'abord
déçu, car il ne tenait pas compte d'un élément principal, qu'il
ignorait alors, c'est que Lilienthal opérait ses parcours planés
CONTRE DES VENTS ASCENDANTS.

Jamais, dit Ferber, la vitesse de 1 à 2 mètres par seconde obtenue par
Lilienthal lorsqu'il s'élançait en courant n'aurait pu l'enlever, mais
celle du vent ascendant contre lequel il partait s'ajoutant à la
sienne, le total de ces deux forces finissait par être suffisant
 à un moment donné pour élever l'expérimentateur.

Cette explication mérite d'être étendue et précisée par quelques
figures schématiques, car elle est comme le secret du vol plané des
oiseaux, et Ferber l'a fort bien accentuée graphiquement de la manière
suivante:

Supposons, pour simplifier, les ailes sustentatrices de Lilienthal
représentées par un plan unique, légèrement arqué: P s, vu de côté,
par sa tranche (fig. 19).




Fig. 19


La figure 19 suffit pour expliquer qu'un vent horizontal, comme celui
qui est indiqué par la série de flèches, tend à rabattre ce plan sur
le sol au lieu de le soulever.




Fig. 20


Dans la figure 20, le même plan schématique occupe, par rapport au
même vent, une position dans laquelle le vent pourra le soulever, mais
en le repoussant en arrière dès que l'expérimentateur, ayant perdu sur
le sol tout point d'appui, ne pourra plus faire progresser le plan
contre le vent. Alors, s'il a été soulevé, il retombera aussitôt.

Dans la figure 21, au contraire, on voit que si l'expérimentateur
peut, sur la descente, acquérir contre le vent une vitesse assez
grande pour que la force de cette vitesse, ajoutée à celle du vent,
agissant en sens contraire ET EN REMONTANT, arrive à le soulever, il
pourra ensuite glisser sur ce vent ASCENDANT, par la seule force de
sa pesanteur, et cela contre la direction ASCENDANTE de ce courant
d'air.

S'il redresse légèrement l'inclinaison du plan, ou si la force du
vent ascendant augmente, la vitesse de sa glissade  sera
ralentie mais son soulèvement sera augmenté. Un simple déplacement du
centre de gravité du plan réalisera le ralentissement ou la
précipitation de la glissade et, par conséquent, une certaine remontée
ou une certaine accentuation de la descente de cette glissade.




Fig. 21


Lilienthal gouvernait ainsi, c'est-à-dire par déplacement du centre de
gravité, en déplaçant ses jambes sous ses ailes sustentatrices.

L'oiseau, dans le vol plané, sans donner un seul coup d'aile, glisse
de même, descend et remonte (en reculant ou en tournant), par de
simples déplacements de sa tête, de sa queue ou de ses ailes, qui ne
sont pas appréciables par nos yeux.

Lilienthal était devenu si bien maître des évolutions de ses glissades
qu'il s'enhardit trop. Osant s'élancer par des vents de tempête et ne
craignant plus d'atteindre des hauteurs relativement exagérées, il
finit par être culbuté et mourut de cette chute.

L'exemple de Lilienthal fut suivi par un Anglais nommé Pilcher qui
réalisa, lui aussi, des vols planés fort démonstratifs.

Ses plans sustentateurs, en forme d'ailes, plus volumineux et surtout
plus lourds que ceux de Lilienthal n'étaient pas portatifs: ils
roulaient sur les roulettes d'un cadre que montrent les figures 22 et
23 (p. 34).

En se faisant traîner par des chevaux lancés au galop, 
Pilcher s'enlevait comme un cerf-volant au bout d'une corde et lâchait
cette corde lorsqu'il était arrivé assez haut. On le voyait alors
descendre en planant et décrire une trajectoire analogue à celle du
corbeau qui descend sur un champ.




Fig. 22





Fig. 23


On voit sur la figure 23 que le dispositif de Pilcher comportait une
queue stabilisatrice analogue à celle du  dispositif de
Lilienthal. Dans une ascension imprudente de l'expérimentateur, une
bourrasque rompit cette pièce équilibrante; l'appareil tomba au lieu
de planer et Pilcher se tua (30 septembre 1899).

Trois ans auparavant l'ingénieur français Chanute, à Chicago,
également séduit par les essais de Lilienthal, les répéta et les fit
répéter par deux de ses élèves: MM. Herring et Avery.




Fig. 24


Pour essayer de donner plus de stabilité aux plans sustentateurs, il
les multiplia. Après un grand nombre d'expériences sur des dispositifs
de cinq paires d'ailes, puis de quatre et de trois, Chanute s'arrêta
enfin à un biplan stabilisé par une queue que montre la figure 24.

Des glissades planées de 109 mètres furent obtenues avec ce
dispositif, dont les biplans actuels sont peu différents.

C'est avec un aéroplane semblable à celui de notre compatriote Chanute
qu'Orville et Wilbur Wright firent en 1900 leurs premiers essais dans
les dunes de Kitty-Hawk  (Caroline du Nord), mais en
remplaçant la queue, qu'ils jugeaient embarrassante, par un gouvernail
de profondeur placé à l'avant.




Fig. 25


Au lieu de se suspendre aux plans par-dessous le dispositif, ils
s'étendaient à plat ventre au milieu du plan inférieur, exhaussé
légèrement sur deux patins, et se faisaient traîner par des aides sur
la pente d'une colline contre le vent (fig. 25).

«Dès que la brise est assez fraîche pour faire 8 à 10 mètres à la
seconde, l'aéroplane n'a plus besoin d'être lancé en vitesse pour
s'élever, il part presque seul.

«Au bas de la dune, le gouvernail de profondeur (placé à l'avant)
relève l'aéroplane, qui remonte un peu, détruit ainsi sa vitesse
horizontale et se pose sur le sol en glissant sur ses patins[13]». Les
oiseaux ne font pas autrement.

Dès 1902 les frères Wright font des planés de 100 mètres. En 1902,
ils ajoutent à leur dispositif un gouvernail  vertical qui
leur permet de décrire en planant des quarts de cercle.

«En 1903, enfin, dit Ferber, ils réussissent des balancements sur
place, c'est-à-dire du véritable vol à voile. Ils attendent un vent
violent de 10 à 12 mètres par seconde qui les enlève sans effort. Dès
qu'ils sentent que l'ascension diminue, ils se mettent en marche vers
l'avant pour acquérir de la vitesse. À la première rafale, ils se
laissent enlever en reculant pour recommencer encore une glissade en
avant dès que la rafale est passée, et ainsi de suite. Ils sont
arrivés ainsi à rester soixante-douze secondes en l'air, sans avancer
de plus de 30 mètres en tout.»

Cette manœuvre est bien exactement celle de l'oiseau planeur et,
en particulier, celle des mouettes et des goélands. C'est du
véritable vol plané.



Dès lors, confiants dans la capacité de soutènement de leur biplan et
dans la sécurité de sa manœuvre, les frères Wright n'avaient plus
qu'à tenter de remplacer les forces qui les faisaient planer,
c'est-à-dire un vent ascendant et la pesanteur, par la puissance d'un
moteur léger actionnant une ou plusieurs hélices tractives ou
propulsives. C'est ce qu'ils firent dès la fin de 1903, mais surtout à
partir de 1904 près de Dayton.

Au commencement d'octobre 1905, ils annonçaient à Ferber, s'efforçant
alors en France de résoudre en même temps qu'eux le problème de
l'aviation, qu'ils avaient parcouru le 4 du même mois, 33.456 mètres
en 33 minutes 17 secondes et le lendemain 5 octobre 39 kilomètres en
38 minutes et 3 secondes.

Le mois suivant, ils annonçaient à notre compatriote qu'ils
consentaient à vendre leur invention au prix de un million de francs,
après avoir démontré la capacité de leurs biplans par un trajet
démonstratif préalable de 50 kilomètres.

 Pendant qu'Orville et Wilbur Wright résolvaient ainsi de 1900
à 1905 le problème du «plus lourd que l'air», le capitaine Ferber,
poursuivant de son côté des tentatives presque semblables, dont il
puisait l'inspiration dans les expériences de Lilienthal, arrivait
presque au même résultat.

À Beuil (Alpes-Maritimes), en 1902, il réalisait des glissades
aériennes excellentes. En 1903, sur la plage du Conquet (Finistère),
il s'élevait parfaitement comme les frères Wright (3 septembre).

Il tenta aussitôt l'adaptation d'un moteur de 6 chevaux à son biplan
et l'essaya sur un aérodrome spécial qu'il n'y a pas lieu de décrire
ici.

À la suite de ces expériences, le colonel Renard appela Ferber auprès
de lui à Chalais-Meudon (1904).

Pour obvier au défaut de vents ascendants de cette localité, le
capitaine Ferber imagina d'établir le lancement de son aéroplane par
un plan incliné fort ingénieux.

À la fin de 1904, il était maître, comme les Wright, de la direction
et du planement de son biplan. Le 27 mai suivant(1905) il accomplit
avec son moteur de 6 chevaux le premier parcours stable fait en
Europe.

Mais sa force motrice, insuffisante, ne lui permettait pas de se
soutenir assez longtemps dans l'air.

Quatre ans plus tard, le 25 juillet 1908, avec un moteur de la Société
Antoinette sur le même biplan, il traverse complètement le polygone
d'Issy-les-Moulineaux «avec une stabilité parfaite» démontrant ainsi
que dès 1905, il aurait pu réaliser en France les mêmes parcours que
les Wright en Amérique, s'il n'avait pas été desservi par les
circonstances et les personnes.



L'initiation de Santos-Dumont à l'aviation date de 1905.

Après avoir d'abord songé à résoudre le problème de l'aviation par
l'hélicoptère, il se rallie au type du biplan  qu'il essaye
pour la première fois à Bagatelle, le 23 juillet 1906, avec l'aide
d'un ballon.

Loin de faciliter les essais, l'aérostat les entrave. Santos
l'abandonne. Il essaye successivement un câble, puis un plan incliné.
Enfin, il se contente d'un dispositif roulant sur le sol et le 23
octobre, à 4 h. 45 du soir, il s'enlève mollement pour un parcours
aérien, sans cesse ascendant, de 60 à 70 m.

En même temps que Ferber et Santos-Dumont, divers expérimentateurs
poursuivent des essais très variés de 1903 ou 1904 à 1907, car on
parle beaucoup des résultats obtenus par les frères Wright, mais en
les discutant et même en les contestant.

Ayant été faites en cachette, les études des deux jeunes Américains
n'inspirent aucune confiance même en Amérique. On en ignore tous les
détails en France et ceux de nos compatriotes qui tentent de leur
disputer la gloire de la conquête de l'air, sont obligés de créer de
toutes pièces leurs dispositifs, puisqu'aucune indication précise sur
celui des frères Wright ne peut les guider.

Par suite de ce secret systématique, on peut dire que le problème de
l'aviation fut résolu à peu près à la fois en France et en Amérique,
car si les jeunes Américains eurent dans leur réussite une légère
avance sur nos chercheurs, ceux-ci ne purent rien leur emprunter. On
verra d'ailleurs plus loin par la description technique des
dispositifs que la solution américaine est assez différente de la
solution française pour démontrer que les études théoriques et
pratiques des précurseurs tels que Le Bris, Lilienthal, Pilcher et
Chanute furent le seul fond commun initial de l'école américaine et
de l'école française d'aviation.

 IV

Esquisse théorique de l'Aviation mécanique

Surfaces portantes.

Sachant que l'air a un poids, une densité, et constitue un milieu
d'une certaine résistance; ayant d'autre part compris comment un plan
ou plusieurs plans peuvent soutenir des poids en utilisant la
résistance de l'air et la force du vent, il devient aisé de comprendre
le mécanisme de sustentation du cerf-volant. Mais, pour le préciser,
il faut entrer dans quelques détails techniques d'ailleurs fort
simples.




Fig. 26


Dans l'air, le cerf-volant enlevé,—représenté dans la figure 26 comme
s'il était vu de côté par sa tranche AB,—subit l'action de diverses
forces qui s'opposent les unes aux autres.

Le vent qui le frappe exerce sur lui une pression, cette pression est
invariablement perpendiculaire à sa surface quelle que soit
l'orientation du cerf-volant par rapport au vent.

Il faut donc, dans le cas de la figure 26, représenter  cette
pression par la ligne droite CR perpendiculaire au cerf-volant AB. Or,
on voit que cette pression CR dont la direction est perpendiculaire à
AB tend à remonter le cerf-volant en raison de son inclinaison par
rapport à la direction du vent.

Mais cette pression CR s'exerce en se décomposant en deux forces.
L'une: CS combat l'action de la pesanteur CP, qui tend à ramener le
cerf-volant vers le sol; l'autre CT est en antagonisme avec la
résistance de la corde qui retient le cerf-volant.

S'il y a égalité de puissance entre ces diverses forces, le
cerf-volant plane, à peu près immobile. Il ne bougerait pas du tout
dans le cas de cet équilibre, si l'action du vent restait constante.
Ses légers mouvements sont dus aux ondulations dont aucun vent n'est
exempt.

Si le vent augmente, la pression devient plus forte: la force CS
sustentatrice, l'emporte sur l'action de la pesanteur CP et le
cerf-volant remonte.

Si le vent faiblit, au contraire, c'est l'action de la pesanteur qui
triomphe et le cerf-volant descend[14].

Dans les deux cas, on suppose que la force CT reste invariablement
équilibrée par la résistance de la corde du cerf-volant, car si elle
venait à casser, l'équilibre instable du système serait aussitôt
rompu.

Faute de vent, le cerf-volant ne peut ni s'enlever, ni demeurer en
l'air. Mais l'enfant parvient pourtant à faire élever son jouet en
courant. Il renverse les rôles: au lieu d'opposer obliquement la
surface de l'engin à la pression de l'air précipité contre lui, il
précipite le cerf-volant contre la résistance de l'air et crée, par la
vitesse de sa course, la pression nécessaire pour vaincre, la force de
la pesanteur et déterminer l'ascension. C'est exactement ce que fait
l'aéroplane dont l'hélice, actionnée par le moteur, remplace la rapide
traction de la corde par l'enfant.

Néanmoins, quoique le principe de la solution du problème 
de l'aviation ait été donné ainsi depuis plus de deux mille ans par le
cerf-volant[15], il fallait, pour appliquer ce principe à une machine
capable de porter un homme, divers éléments de réalisation pratique
qui n'ont été acquis qu'en ces dernières années. Le moteur à
explosion, à la fois léger et puissant, était un de ces éléments.
L'étude théorique et surtout l'étude pratique des surfaces
portantes ou plans sustentateurs en était un autre, non moins
capital. On comprend, en effet, quand on entre dans un examen plus
approfondi du problème, que les moteurs légers empruntés à l'industrie
de la locomotion automobile par les constructeurs d'aéroplanes,
n'auraient pas suffi pour enlever des plans sustentateurs
quelconques.




Fig. 27


Les cinq anciennes lois formulées jadis par l'illustre physicien
anglais Newton sur la résistance de l'air, ne sont pas rigoureusement
applicables à l'aviation et jusqu'à nos jours elles ont gravement
induit en erreur, sur certains points[16].

Ainsi, par exemple, la cinquième de ces lois affirme que la
résistance de l'air est proportionnelle à l'étendue  de la
surface qui lui est opposée. Or, ceci n'est pas rigoureusement vrai
dans toutes les conditions.




Fig. 28


La résistance est bien proportionnelle à la surface, comme le disait
Newton, si l'on considère, par exemple, un plan carré poussé ou tiré,
l'air étant immobile, dans une direction perpendiculaire à sa surface.
La figure 27, page 42, montre ce cas où la résistance de l'air est
bien proportionnelle à l'étendue de la surface du plan.




Fig. 29


Mais cette loi n'est plus exacte s'il s'agit d'une surface affectant
la forme d'un carré long comme ABCD (parallélogramme rectangle),—dont
ici deux côtés: AB et CD sont six fois plus longs que les deux autres:
AC et BD afin de rendre l'exemple plus saisissant (fig. 27).




Fig. 30


Si cette surface, représentée dans la figure 29, vue par sa tranche
AB, se meut obliquement dans l'air suivant une direction comme celle
qui est indiquée par la flèche, c'est-à-dire si elle aborde l'air par
son petit côté AC (fig. 30), la résistance qu'elle rencontre est
beaucoup moins grande que si elle progresse en abordant l'air par le
grand côté CD (figure 30, p. 44).

Dans les deux cas, la surface est pourtant la même; la direction et
l'inclinaison sont supposées identiques. Or, la pratique démontrant
que cette augmentation de résistance est invariable pour les surfaces
 portantes des aéroplanes, il faut reconnaître ce fait.

On l'explique par le glissement des molécules de l'air sous la surface
considérée. Pressé par la surface en mouvement, l'air tend à
s'échapper sur les deux grands côtés AB et CD, lorsque la surface
aborde le fluide par le petit côté AC (figure 30), tandis que les
mêmes filets d'air, sous la même surface, lorsqu'elle aborde le fluide
par son grand côté CD (figure 31), ne peuvent s'échapper que sur une
petite région des extrémités CA et DB. Dans ce second cas, il y aurait
donc moins de déperdition de la résistance de l'air que dans le
premier.




Fig. 31


Mais, si cette supposition,—difficile à vérifier,—n'explique pas
complètement le phénomène invariablement observé, une autre
considération s'impose encore plus fortement:




Fig. 32


Supposons que la surface ABCD (figure 31), qui mesure 1 mètre sur 6
mètres, a parcouru en une seconde de temps une distance de six mètres,
en allant de ABCD en A'B'C'D'. On voit par la figure même, qu'en
abordant l'air par son petit  côté BD cette surface s'est
appuyée, pendant la durée d'une seconde, sur une étendue d'air de 12
mètres carrés.

Si, pendant la même durée de temps, elle aborde l'air par son grand
côté AB avec la même vitesse et parcourt la même distance de six
mètres, on voit, par la figure même, qu'elle s'appuie sur une étendue
d'air de 36 mètres carrés pour aller du côté: AB en A'B' (fig. 33).

En principe, dans ce deuxième cas, elle a donc dû vaincre une
résistance triple.




Fig. 33


Ainsi, la sustentation dans l'air au moyen de surfaces planes agissant
sur la résistance du fluide ne dépend pas seulement de l'étendue et de
la vitesse de déplacement de ces surfaces (ou de la vitesse du vent,
ce qui revient au même), mais encore de la forme des surfaces et de la
façon dont elles abordent l'air par rapport à cette forme.

La Nature, par l'oiseau, donne d'ailleurs un exemple frappant de
l'importance de cette disposition puisque tous les planeurs, sans
exception, étendent des ailes dont l'envergure est invariablement en
travers du sens de la marche.

Par rapport à son étendue, la profondeur de l'aile des oiseaux
bons planeurs varie dans des proportions qui dépassent même de
beaucoup pour l'envergure totale le 1/6e du plan ABCD pris comme
exemple précédemment. La profondeur de l'aile n'a que le 10e de
l'envergure chez les oiseaux de mer et se réduit au 20e pour
l'albatros.

Il reste sous-entendu qu'il n'y a pas lieu, dans la construction de
l'aéroplane, de copier servilement la Nature, puisque les surfaces
portantes de nos «plus lourds que l'air» ne peuvent être mues comme
le sont les ailes des oiseaux et puisque le fuseau rigide de ces
appareils qui porte le moteur, l'aviateur, l'hélice et les divers
autres  organes, n'a pas la souplesse et les moyens
d'équilibrage du corps des oiseaux.




Fig. 34


Pourtant, le rapport entre l'envergure totale et la profondeur des
surfaces portantes n'est pas le seul élément de sustentation pour
lequel il y a lieu de s'inspirer de l'oiseau. À défaut de théorie, la
pratique enseigne encore que les plans sustentateurs «portent mieux»
s'ils sont légèrement incurvés; c'est-à-dire s'ils ont dans le sens de
la profondeur du plan une courbure dont la concavité est opposée au
sens de la marche.




Fig. 39


Cette incurvation est très visible dans le schéma du biplan Farman que
représente la figure 34 où l'on voit le stabilisateur d'avant Gp;
les plans sustentateurs S P et les plans d'empennage ou plans
stabilisateurs de la cellule arrière Ps, affectant cette disposition
courbe.

Elle est également très apparente dans la photographie du monoplan
Blériot (fig. 35) et dans celle du biplan Delagrange (fig. 36)
reproduites pp. 49 et 51.

En poursuivant l'observation des analogies qui existent entre nos
«plus lourds que l'air» et les oiseaux, on constate que ceux-ci sont
tous des monoplans. Leurs ailes, qui cessent d'être des organes de
propulsion pour devenir uniquement des surfaces sustentatrices dans le
vol plané, se tendent alors, restent rigides et forment comme un
bloc avec le corps de l'oiseau. Mais ce bloc n'est pas rigoureusement
rectiligne comme la surface portante du monoplan de Blériot par
exemple (fig. 37,  page 48), ou comme les deux plans
sustentateurs de l'appareil des frères Wright (fig. 38, page 55). Il
affecte la forme d'un V extrêmement ouvert ou d'un accent circonflexe
retourné (fig. 39, p. 46).




Fig. 41


Cette disposition très préconisée par le capitaine Ferber et adoptée
par lui dans la construction de ses derniers aéroplanes (fig. 40, page
53) se retrouve dans le monoplan d'Hubert Latham, dans le biplan de
Voisin-Farman et particulièrement dans la Demoiselle de
Santos-Dumont. Elle assure l'horizontalité latérale du système et
quand l'angle du V est fort peu marqué, comme dans le biplan du
capitaine Ferber, il ne donne pas à un vent latéral une prise
dangereuse.




Fig. 42


Néanmoins, il faut bien reconnaître que si dans un air calme cette
disposition est supérieure à toute autre pour assurer la stabilité
latérale, les oiseaux savent et peuvent, lorsqu'il y a lieu, la
remplacer par une disposition exactement contraire. Ils prennent, au
besoin, pour planer au travers d'un coup de vent qui pourrait les
basculer, la forme du V très ouvert mais retourné, ou celle de
l'accent circonflexe dans sa position normale (fig. 41).

Enfin, leurs surfaces portantes étant bi-latérales et articulées au
corps de l'oiseau peuvent prendre, en outre, des positions
dissymétriques réagissant avec puissance contre des influences
accidentelles, par des moyens d'équilibrage que nous n'avons pas
encore observés, mais que nous avons entrevus, et qu'il est rationnel
de concevoir.

 Cependant si nos appareils sont bien loin d'avoir pour
l'aviation les ressources et la souplesse de l'appareil locomoteur de
l'oiseau, ils permettent néanmoins des parcours fort beaux avec une
stabilité qui semble suffisante dans la plupart des cas et avec des
rapidités déjà superbes.




Fig. 37.—Monoplan Blériot.


L'étude pratique des surfaces portantes employées pour l'aviation
mécanique humaine nous montre d'autres analogies forcées entre
certaines parties de nos appareils et les organes des oiseaux.

Ainsi, l'aile de l'oiseau, étendue et vue de profil n'a pas seulement
l'incurvation que les constructeurs d'aéroplanes, sauf de rares
exceptions, donnent à leurs plans de sustentation; elle est en outre
renforcée sur le bord avant ou bord d'attaque (du fluide) comme le
sont les bords d'attaque des plans porteurs d'aéroplanes.





Fig. 35.—Monoplan Blériot.


 En coupe perpendiculaire à l'envergure la section a, pour
l'oiseau en général, une forme comme celle de la figure 42 (page 47).




Fig. 43


Cette disposition correspond à la rigidité et à la résistance que doit
avoir la partie avant de l'aile, celle qui fend l'air et qui porte
l'oiseau. Tandis que vers l'arrière, l'aile va s'amincissant de plus
on plus et se compose de plumes légères et souples, extensibles,
écartables, non seulement entre elles, mais encore par les brins
flexibles qui les constituent.

On remarquera que cette forme de l'épaisseur de l'aile est en même
temps la meilleure pour la progression d'un solide dans un fluide et
qu'elle reproduit celle des poissons les plus rapides.




Fig. 44


On donne précisément cette forme aux nervures des plans porteurs des
aéroplanes et la toile qui les recouvre épouse naturellement cette
forme (fig. 43, page 50).






Fig. 36. Biplan Delagrange.


 La première loi de Newton affirmant que «la résistance (de
l'air) est normale à la surface (d'un plan qu'on lui oppose)» se
trouve ainsi corrigée, en ce qui concerne l'aviation, par la Nature et
par la pratique des constructeurs de nos aéroplanes.

Si la résistance est normale à la surface, au plan, comme l'énonçait
Newton, et se trouve au centre de cette surface, c'est seulement
lorsque la direction est perpendiculaire à ce plan. Or, les surfaces
portantes, ou sustentatrices, qu'elles soient plans d'aéroplanes ou
ailes d'oiseaux, ne se déplacent pas orthogonalement dans le vol
plané, mais suivent une inclinaison qui forme un angle très aigu avec
l'horizontale.




Fig. 45


Dans ces conditions, le centre de pression se déplace et se rapproche
d'autant plus du «bord avant» de la surface qui se meut, que
l'inclinaison de celle-ci est plus accentuée vers l'horizontale.

En 1870, Joessel a donné la formule mathématique avec laquelle on
détermine la position du centre de pression sur un plan déplacé dans
un fluide avec une obliquité connue; mais, sans faire aucun calcul,
par un simple tracé linéaire, cette position peut être déterminée de
la façon suivante:

Supposons en AB le plan considéré, d'abord perpendiculaire à sa
direction, indiquée par la flèche. Le centre de pression est alors au
milieu de ce plan, en C (fig. 44, page 50).




Fig. 40.—Biplan du Capitaine Ferber (No IX).


Pour savoir où sera le centre de pression sur ce plan s'il occupe une
des positions AB1, AB2, AB3, etc., ou toute autre position
intermédiaire, on trace sur AB un demi-cercle tangent à l'extrémité A
et d'un diamètre égal à 3/10e de AB. On reporte ensuite sur chacune
 des positions considérées B1, B2, B3, B4, etc., une
distance égale à 2/10e de AB à partir de la courbe du demi-cercle
tangent à A. Cette distance donne les points cp1, cp2, cp3,
cp4, etc., qui sont les centres de pression du plan pour chacune
des positions AB1, AB2, AB3, AB4, etc. (p. 50).

On aurait de même le centre de pression pour toute autre position
intermédiaire du plan AB depuis la perpendiculaire jusqu'au plus petit
angle que ce plan pourrait faire avec l'horizontale.




Fig. 46


On voit ainsi que le centre de pression se déplace à mesure que
l'obliquité augmente et qu'il passe du centre du plan,—lorsque la
direction est orthogonale,—à une position près du bord avant, ou
bord d'attaque, qui n'est plus qu'aux 2/10e de la profondeur du
plan,—lorsque celui-ci est presque horizontal.

L'angle d'attaque, dans le vol plané de l'oiseau, doit varier sans
cesse, mais être, en somme, pendant la plus grande partie du temps,
réduit au minimum et très voisin de 0.

Pour l'aéroplane, qui porte une lourde charge, il oscille aux environs
de 6o; ce qui le reporte généralement aux 2/10e 1/2 de la profondeur
du plan près du bord d'attaque (fig. 45, page 52). Dans cette dernière
évaluation le plan sustentateur est supposé rectiligne.




Fig. 38.—Biplan Wright en plein vol.


S'il est incurvé, il peut y avoir une différence dans  cette
proportion du déplacement, car on ne sait pas encore s'il faut
considérer le centre de pression, en ce cas, comme étant normal à la
corde ou normal à la tangente de la courbe d'incurvation. Mais dans
tous les cas la différence ne peut être grande.

Plans de stabilisation longitudinale.

Gouvernails de profondeur.

Cette correction de la première loi de Newton sur la résistance de
l'air conduit à en faire une autre sur la 4e conçue en ces termes:
«La résistance (de l'air) est proportionnelle au carré du sinus de
l'angle d'incidence (de la surface).




Fig. 47


«Cette loi, dit Victor Tatin, est complètement erronée et n'est exacte
en aucun cas.» «... Hutton, Thibault et quelques autres
expérimentateurs en avaient depuis longtemps fait la remarque...»,
etc.[17].

Duchemin corrigea scientifiquement l'appréciation de Newton (1842) et
plus tard Langley, vers 1892, corrobora les travaux de Duchemin à ce
sujet.

Sans entrer dans le détail trop technique des calculs  de ces
physiciens, on peut se contenter de retenir, au point de vue de
l'aviation, que la décroissance de pression est bien loin de
correspondre à l'estimation de Newton.

Avec un angle de 14° seulement,—assez voisin par conséquent de
l'angle d'attaque moyen de nos aéroplanes,—la résistance est encore
de la moitié de la résistance du plan normal à la direction
(c'est-à-dire formant avec celle-ci un angle de 90°) (fig. 46, page
54).

À mesure que l'angle d'attaque de la surface portante devient plus
petit, la pression s'amoindrit naturellement, et cette réduction met
bientôt une limite forcée au désir que pourrait avoir l'aviateur de
rapetisser toujours cet angle pour diminuer «la résistance à
l'avancement» de l'aéroplane. Il arrive un moment, dans ces
conditions, où la surface portante reçoit le minimum de pression qui
lui est indispensable pour bien équilibrer l'action de la pesanteur:
c'est l'inclinaison que lui donne son maximum de pénétration et qu'il
ne lui faut point dépasser, sous peine de cesser de se soutenir et de
commencer à descendre.




Fig. 47 bis


Dans la pratique, on voit que les aéroplanes bien construits gardent
aisément cette inclinaison particulière des surfaces portantes,—qui
varie d'ailleurs avec chaque appareil et qui dépend aussi de
l'habileté de l'aviateur.

Mais si ce maintien du bon angle d'attaque permet à l'appareil son
maximum de vitesse propre et de «maniabilité», il faut remarquer en
revanche qu'il est extrêmement  instable et que cette
instabilité, dans un milieu aussi tourmenté que l'air, constitue un
véritable danger.




Fig. 48


Pour le mieux concevoir, il faut se représenter comment on explique la
cause du déplacement du centre de pression précédemment exposé.

Lorsqu'un plan se meut orthogonalement au milieu de l'air,
c'est-à-dire dans une direction perpendiculaire à lui-même (fig. 47,
page 56), le fluide qu'il déplace s'écoule latéralement sur ses côtés
d'une façon parfaitement égale,—et c'est ainsi que le centre de
pression peut coïncider avec le centre du plan.




Fig. 49


Si le plan est incliné (fig. 47 bis, page 57) la majeure partie du
fluide,—et celle-ci augmente en raison de l'inclinaison,—glisse sans
trop de difficulté sous le plan; l'autre, moins grande, est obligée
de remonter par-dessus  le plan, avec d'autant plus de peine
qu'il est plus incliné et de ce côté la pression augmente, tout en se
rapprochant du bord d'attaque en proportion de l'inclinaison;
c'est-à-dire en proportion de la réduction de l'angle d'attaque.




Fig. 50





Fig. 51


Mais, si, de cette façon, le centre de pression a quitté le centre du
plan cp (fig. 48, page 58), pour se rapprocher du bord d'attaque,
et se fixer par exemple en c'p' à cause de l'inclinaison du plan, le
centre de gravité ne s'est pas déplacé, lui; il reste au centre du
plan et celui-ci se trouve dès lors sollicité par deux forces agissant
en sens contraire, qui tendent à le faire basculer et le ramener en
position orthogonale par rapport à sa direction.

La marche du plan sustentateur en position oblique manque donc
essentiellement de stabilité longitudinale. C'est pour cela que la
Nature a doté les oiseaux d'une queue et qu'il faut imiter ce
dispositif dans la construction de l'aéroplane.

 On ajoute à son plan, ou ses plans porteurs, un plan
stabilisateur généralement placé à l'arrière de l'appareil qui joue
le rôle de la queue de l'oiseau en empêchant la surface portante de
basculer, par un équilibrage automatique des forces qui la
sollicitent.




Fig. 52
Schéma d'aéroplane biplan, en plan et en élévation de profil.


Grâce à ce dispositif, représenté en schéma par les figures 49 et 50,
on voit que si l'angle d'attaque est petit (environ 6°, fig. 49), le
plan stabilisateur placé loin en arrière du plan de sustentation,
auquel il est relié par un châssis rigide, rencontre dans l'air un
 minimum de résistance par suite de cette grande inclinaison
vers l'horizontale (pp. 58 et 59).




Fig. 54





Fig. 55





Fig. 56


Tandis que si l'angle d'attaque du plan de sustentation augmente (fig.
50, p. 59), le plan stabilisateur, abaissé par sa liaison rigide avec
le plan de sustentation,  rencontre alors dans l'air une
résistance dont la pression le remonte. Il combat victorieusement
l'effet des forces CG (centre de gravité; pesanteur) et c'p' (centre
de pression, force soulevante) qui tendent à faire basculer le plan de
sustentation, parce qu'il agit très en arrière de ce plan avec un
effort de levier irrésistible.




Fig. 53
Schéma d'aéroplane, monoplan Blériot, plan et élévation de profil.


On conçoit que le même principe assure la même correction en sens
contraire (fig. 51, p. 59).

Les figures 52, page 60, et 53, page 62, montrent  comment
ces dispositions sont réalisées dans les aéroplanes biplan et monoplan
français.




Fig. 57


Ainsi, les plans stabilisateurs donnent aux aéroplanes la stabilité
longitudinale qui leur est nécessaire, comme sa queue la donne à
l'oiseau.




Fig. 58

SCHÉMA DU BIPLAN WRIGHT.—SP, surfaces portantes; PS, plans
stabilisateurs avant, gouvernail de profondeur; G, gouvernail de
direction latérale.


Sir Georges Gayley dès 1809 (Nicholson Journal), avait entrevu ce
phénomène, que Pénaud expliqua  dès 1872 et que J. Pline, en
1855, avait aussi démontré par l'expérience avec ses petits planeurs
en papier découpé. Le capitaine Ferber et V. Tatin ont fait ressortir
l'un et l'autre l'importance considérable du plan stabilisateur dans
l'aéroplane.




Fig. 59

Schéma du biplan Wright, élévation de profil.—G, gouvernail de
direction latérale; H, hélices; SP, surfaces portantes; PS,
plans stabilisateurs avant, gouvernail de profondeur.





Fig. 60

Schéma du biplan Santos-Dumont no 14 bis, élévation de
profil.—PS, plan-cellule de stabilisation avant; L, corps en
fuselage; SP, plans stabilisateurs cellulaires; H, hélice à
l'arrière.


«Quand on prend, dit le premier, un aéroplane sans moteur, bien
centré, et qu'on le lance d'un point élevé sans vitesse, il fait une
abatée presque verticale jusqu'à ce qu'il ait atteint sa vitesse de
régime. À ce moment il se relève, conserve une vitesse uniforme et se
meut enligne droite (figure 54, p. 61). S'il est moins bien centré, il
se relève davantage, perd de sa vitesse et, pour la retrouver, fait
une nouvelle abatée. Il en résulte des escaliers et un léger tangage
(figure 55, p. 61). Enfin, s'il est mal centré, il se relève
verticalement et perd toute sa vitesse.  L'aéroplane recule
alors et, suivant que sa queue est prise par-dessus ou par-dessous, il
boucle la boucle ou pique du nez pour recommencer plus bas une
manœuvre semblable (fig. 56, page 61).




Fig. 61

Croquis du biplan Santos-Dumont no 14 bis, perspective.—S P,
plans sustentateurs cellulaires; P S, plan-cellule de stabilisation
avant.


«Ces trajectoires sont des types que l'on retrouve partout, et au bout
de quelque temps d'observation on s'aperçoit que l'on peut reproduire
à volonté l'une quelconque d'entre elles, soit par le déplacement du
centre de gravité, soit par l'orientation de la queue.»




Fig. 62

Schéma en élévation, vue de face, du même biplan montrant la
disposition en V très ouvert des plans sustentateurs.


«... Quand l'aéroplane est muni d'un moteur, les mêmes trajectoires
se produisent, il peut simplement s'en  produire un type
nouveau. Quand il y a excès de force, on observe une trajectoire
ascendante ayant sa concavité tournée vers le ciel (figure 57, p. 63).




Fig. 63

Plan-schéma du biplan Santos-Dumont no 14 bis.—P S, plan-cellule
de stabilisation avant; S P, plans sustentateurs.


«Arrivé en un point B, où l'action de la pesanteur domine de plus en
plus celle de l'hélice, la vitesse horizontale diminue avec rapidité
et l'aéroplane se retrouvant dans le cas des figures précédentes
commencera une abatée pour retrouver sa vitesse perdue.

«La queue fixe intervient dans tout ceci comme organe de la plus haute
importance, en déterminant la stabilité de l'angle d'attaque. Elle est
d'autant plus active naturellement qu'elle est plus longue[18].»

V. Tatin signale que certains expérimentateurs ont tenté de mettre le
plan stabilisateur à l'avant. C'est le cas du biplan des frères Wright
(fig. 59) et cette disposition est encore plus apparente dans le
premier aéroplane, le 14 bis essayé en juillet 1906 à Bagatelle, par
Santos-Dumont (fig. 60, p. 64).

 En ce cas, le stabilisateur avant est un véritable
gouvernail de profondeur. Mais s'il joue un rôle stabilisant
analogue à celui de la queue de l'oiseau, c'est d'une manière inverse
et non automatique: il faut le manœuvrer, l'avoir en main comme
le guidon d'une bicyclette et ses effets, s'ils ont l'avantage d'être
extrêmement prompts, présentent en revanche l'inconvénient d'une
brutalité dangereuse. Des aviateurs extrêmement habiles, comme le sont
les frères Wright, peuvent préférer ce mode de stabilisation à cause
de sa vigueur même, et aussi parce qu'il est sans cesse sous les yeux
du pilote. On ne peut nier que les élèves des Wright, notamment M.
Tissandier, et surtout le comte de Lambert, ont fait merveille avec ce
dispositif. Mais il est évidemment moins rationnel que la
stabilisation arrière presque uniquement indiquée par la Nature.




Fig. 64

Schéma du biplan Voisin-Farman.—Gp, gouvernail de profondeur avant;
F, avant du fuselage; S P, plans sustentateurs; Pi, pilote; M,
moteur; H, hélice; P S, plans stabilisateurs arrière; Gd,
gouvernail de direction latérale.


La queue stabilisatrice se combine d'ailleurs avec un gouvernail de
profondeur, placé soit à l'avant comme dans le type de biplan
Farman-Voisin (fig. 64, page 67),  soit à l'arrière comme dans
le monoplan de Blériot (fig. 53, page 62), où il est constitué par les
volets mobiles qui se trouvent de chaque côté du plan stabilisateur
arrière, en a' a'.




Fig. 65

Plan et élévation schématiques du monoplan théorique rationnel de
Tatin.—S P, plan sustentateur; H, hélice; P S, plan
stabilisateur; G L, gouvernail de direction latérale.


Dans sa remarquable étude sur l'aviation[19], V. Tatin précise les
conditions dans lesquelles la stabilisation  longitudinale des
aéroplanes s'exerce avantageusement.

Il fait observer que si les oiseaux qui volent le mieux n'ont pas une
queue très longue et très ample, c'est parce que la rapidité de leur
vol en serait ralentie mais qu'ils suppléent à la réduction de
stabilité longitudinale automatique qui en résulte par la promptitude
et la vigueur des mouvements et des inclinaisons qu'ils donnent à leur
queue en des réflexes si subits qu'ils sont assurément instinctifs et
non raisonnés.

L'aviateur n'est pas doué de ces réflexes et ne pourrait, en outre,
commander un mouvement mécanique aussi vite que l'oiseau exécute
instinctivement un rétablissement d'équilibre par un déplacement de sa
queue (il combine par surcroît ces mouvements postérieurs avec des
mouvements de la tête, du cou, des ailes et du corps).

Pour ces divers motifs, il est nécessaire que l'aéroplane soit muni
d'une longue queue stabilisatrice, ou plutôt d'un plan stabilisateur
pour que ses plus légers déplacements produisent de grands effets.

Plus la queue se trouve éloignée du plan sustentateur, plus les
oscillations verticales, auxquelles l'aéroplane est exposé, sont
forcées de rester amples. Elles sont alors par conséquent ralenties;
ce qui en facilite la correction à l'aviateur-pilote, soit par la
manœuvre du gouvernail de profondeur, soit par toute autre commande
jugée convenable des organes de l'appareil.

Il importe, dit Tatin (et la pratique semble justifier son
affirmation), que le plan stabilisateur n'ait aucune inclinaison par
rapport à la direction de la marche (ce qui n'est pas le cas du plan
sustentateur[20], dont le bord antérieur est relevé pour attaquer
l'air sous l'incidence prévue).

De cette façon il reste neutre et la résistance de sa pénétration
dans l'air est réduite au minimum. Elle  augmente, au
contraire, dès que l'angle d'attaque du plan sustentateur s'agrandit
ou se réduit et ramène automatiquement cet angle à sa grandeur
normale.